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Autor Tema: Duda sobre ortos y ocasos  (Leído 16444 veces)

pannus

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Duda sobre ortos y ocasos
« en: Sábado 20 Marzo 2010 19:25:00 pm »
Aunque el día más corto del año está en torno al 22 de diciembre y su contrario sobre el 22 de junio, no son los días en los que el sol sale más tarde y se pone más pronto (para diciembre) o en los que el sol sale más pronto y se pone más tarde (para junio).
Hay una causa que no acierto a comprender (ahora os doy mi teoría) que hace que el día en el cual más pronto se pone el sol sea en la 1ª quincena de diciembre, y el día en el cual más tarde sale es en torno a Reyes Magos (creo que la víspera o el 4).
Inversamente, el día en el cual el sol sale más temprano está en la 1ª quincena de junio, y cuando más tarde se pone es a primeros de julio.

MI TEORÍA:

Supongamos que el eje de rotación de la Tierra es perpendicular al plano de su órbita y por tanto no hay estaciones: el día y la noche duran 12 horas cada uno en todo el globo y en cualquier fecha, en los polos hay un crepúsculo perpétuo y cada mediodía en el ecuador el sol está en el cenit.
Bien, el orto y el ocaso cada día se retrasarían un poco, pues a medida que la Tierra va rotando, también va desplazándose en el mismo sentido (antihorario desde el cenit del Polo norte) en torno al sol, y para cuando el sol quiere salir, al haber avanzado un poco la Tierra en su órbita todavía no toca que salga el sol, que lo hace un poco más tarde. Tened en cuenta que el tiempo lo estoy midiendo respecto a las estrellas (tiempo sidéreo).
Pero volvamos a la Tierra real: su eje está inclinado unos 23'5º con respecto a la normal al plano de la órbita. Esto significa que a medida que avanza el otoño y los días se vuelven más cortos el sol sale cada vez más tarde y se pone más pronto, enmascarando ese retraso que os comenté en el párrafo anterior. Pero cuando se aproxima el solsticio, el decrecimiento de la duración del día se amortigua y se pone de manifiesto el susodicho retraso con respecto al tiempo sidéreo y ocurre esto:

     -Respecto a la puesta de sol: el sol se pone cada vez antes a medida que queda atrás el verano y nos acercamos al invierno, enmascarando ese retraso, pero a partir de la 2ª mitad de noviembre se amortígua ese acortamiendo del día y llegamos a las fechas en las que el sol se pone antes. Pero como todo el año hay un ligero retraso en los ortos y ocasos, y el día ya acorta muy lentamente, ese retraso que digo ya aventaja al acortamiento del día, con lo que la hora de ocaso de nuevo comienza a ser más tardía: el sol se pone cada vez algo más tarde y tenemos que el ocaso más temprano no es el 22 de diciembre (día más corto), sino en la 1ª mitad de diciembre (creo que el 9 más o menos).

     -Respecto a la salida del sol: el sol, al acortarse los días en otoño, cada vez sale más tarde, pero ese acortamiento diario se atenúa a finales de noviembre para ser imperceptible en torno al solsticio. Sin embargo, el sol cada día tiene un ligero retraso en su salida (y puesta, recordad el párrafo del principio.), que al superponerse a una época solsticial en la que la duración de los días apenas varía, va sumando minutos y saliendo cada vez más tarde, hasta que ya en enero la aceleración en el crecimiento de los días impide que el sol siga saliendo cada vez más tarde y tenemos el orto más tardío del año en torno al 5 de enero.

Para junio lo mismo, pero paso de escribir más parrafadas.  ;D

¿Estoy en lo cierto?  :brothink:
« última modificación: Sábado 20 Marzo 2010 19:34:23 pm por Pannus »

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #1 en: Lunes 22 Marzo 2010 14:14:03 pm »
Pannus, lo que expones no es del todo correcto.

Existe, efectivamente, un desfase entre el día sidéreo (tiempo de rotación de la Tierra respecto al cosmos, que es de 23 horas 56 minutos) y día solar medio (tiempo que tarda un punto X de la Tierra en ocupar la misma posición angular respecto al sol, es decir, 24 horas).



Pero no es esto lo que provoca el "retraso" de los ortos y ocasos, como dices, ya que el día tomado como referencia para nuestros relojes no es el sidéreo, sino el solar (o sea, 24 horas). El día sidéreo es un valor irrelevante a efectos de nuestros horarios de reloj, y por tanto también de los horarios de ortos y ocasos (los ortos y ocasos no son más que posiciones angulares aparentes del Sol sobre el horizonte de un punto X).

Lo que provoca esa "anomalía" que describes es en realidad la suma de dos factores combinados:

1 - La inclinación del eje terrestre respecto al plano de la órbita Tierra-Sol (llamada 'eclíptica').

2 - La forma elíptica (o sea, no completamente circular) de la órbita Tierra-Sol. Esto hace que la velocidad de traslación de nuestro planeta no sea la misma a lo largo del año (hecho descubierto por el gran Kepler y expresado matemáticamente en su segunda Ley) y por tanto la hora de mediodía solar varíe ligeramente de un día a otro.

http://en.wikipedia.org/wiki/Kepler's_laws_of_planetary_motion#Second_law

Si varía la hora de mediodía solar de un día a otro (es decir, si dos mediodías sucesivos en un punto X no están nunca exactamente separados por 24 horas), es obvio que también variarán los horarios de ortos y ocasos más allá de la variación inducida - en cualquier punto no situado sobre el ecuador - por el acortamiento/alargamiento del día que la inclinación de nuestro eje provoca.

Por esto se habla justamente de "día solar medio", y es que 24 horas es en realidad es solo una duración teórica, ya que los días solares reales nunca duran exactamente ese tiempo: cerca del foco de la elipse - el Sol - la Tierra se desplaza más rápido, y por tanto el día solar real dura en realidad algo menos de 24 horas (y los horarios de ortos, mediodías y ocasos se "adelantan" respecto de los "medios teóricos"). Por contra, cuanto más se aleja el planeta del foco de la elipse, tanto más se ralentiza su movimiento (y los horarios de ortos, mediodías y ocasos se "retrasan" respecto de los "medios téoricos").

Ecuación del tiempo ("retraso" o "adelanto" del sol respecto del mediodía teórico) a lo largo del año:



Espero haberme explicado bien, ya que todo esto es - ¡sí! - un poco demasiado teórico.
« última modificación: Lunes 22 Marzo 2010 16:06:31 pm por Klipsus »
Luxemburg-Hoesdorf   -   49º 37' N   6º 08' E   -  245 msnm

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pannus

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #2 en: Lunes 22 Marzo 2010 14:33:46 pm »
Muchísimas gracias por la aclaración Klipsus.  ;)
Algo así leí hace tiempo, pero soy tan cabezón que me obcequé en mi teoría.

De modo que si la órbita terrestre fuese perfectamente circular, el orto más tardío y el ocaso más temprano serían efectivamente el 22 de diciembre (aprox.) y el orto más temprano y el ocaso más tardío el 22 de junio.

EDITO. Para Madrid en 2009:

     -Orto más tardío: 4 de enero.
     -Orto más temprano: 14 ó 15 de junio.
     -Ocaso más temprano: 7 u 8 de diciembre.
     -Ocaso más tardío: 27 de junio.

Fuente.
« última modificación: Lunes 22 Marzo 2010 15:02:23 pm por Pannus »

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #3 en: Lunes 22 Marzo 2010 15:05:06 pm »
Muchísimas gracias por la aclaración Klipsus.  ;)
Algo así leí hace tiempo, pero soy tan cabezón que me obcequé en mi teoría.

De modo que si la órbita terrestre fuese perfectamente circular, el orto más tardío y el ocaso más temprano serían efectivamente el 22 de diciembre (aprox.) y el orto más temprano y el ocaso más tardío el 22 de junio.

Las fechas reales (aproximadas) que expuse, ¿estarían bien?

Depende de la latitud. Cuanto mayor sea la latitud, menor es el "corrimiento" de los ortos/ocasos más tempranos/tardíos respecto del 21-22 junio/diciembre, ya que según nos alejamos del ecuador, el efecto inclinación del eje va ganando peso respecto al efecto elipcidad de la órbita. En Trondheim (Noruega), por ejemplo, ya muy cerca del círculo polar, el orto más tardío es el 29-30 de diciembre, y a partir de ahí el sol empieza ya a salir cada día un poco antes.

Para la península ibérica, diría que son más o menos las fechas que has puesto.
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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #4 en: Lunes 22 Marzo 2010 15:07:52 pm »
Edité el mensaje Klipsus.

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #5 en: Lunes 22 Marzo 2010 15:21:27 pm »
En estos artículos de la wiki queda bien ilustrado el tema:

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_time

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo_solar
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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #6 en: Lunes 22 Marzo 2010 16:03:35 pm »
Ahora que he estado investigando un poco más a fondo, parece que no solo la excentricidad de la órbita terrestre afecta a la duración del día solar real, sino que también lo hace la inclinación del propio eje respecto al plano de la órbita. Un factor añadido que complica el tema, ya que para entender bien todo el conjunto tendríamos que meternos en sutilezas de mecánica y geometría celeste.

Dicho en plan muy básico: la inclinación del eje de rotación terrestre hace que la trayectoria aparente del Sol oeste-este respecto al fondo de estrellas no sea una recta, pues nuestra estrella también se desplaza aparentemente hacia el norte o hacia el sur respecto del ecuador celeste en función del momento del año. Con lo que al ser esta trayectoria anual aparente curva y no recta (como lo sería si el eje terrestre fuera perpendicular a la eclíptica, y no inclinado), se producen oscilaciones de "velocidad" en el recorrido solar.

Este trabajo que he encontrado por la Red es lo más sobre el tema, para los que sepáis inglés:

http://www.math.nus.edu.sg/aslaksen/projects/tsy.pdf

PS: He editado mi primer post, para incluir también el efecto eje en la oscilación de la duración del día solar.
« última modificación: Lunes 22 Marzo 2010 16:12:53 pm por Klipsus »
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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #7 en: Lunes 22 Marzo 2010 16:11:04 pm »
Esta no uniformidad se debe a que a la trayectoria solar aparente oeste-este sobre la bóveda celeste hay que sumar el hecho de nuestra estrella también se desplaza hacia el norte o hacia el sur respecto del ecuador celeste en función del momento del año. Con lo que al ser esta trayectoria anual aparente curva y no recta (como lo sería si el eje terrestre fuera perpendicular a la eclíptica, y no inclinado), se producen oscilaciones de "velocidad" en el recorrido solar.

No creo que venga a complicar demasiado el panorama: la sinusoide que forma la trayectoria aparente del sol con respecto al ecuador celeste simplemente tiene como consecuencia el enlentecimiento en los cambios de duración del día/noche en fechas próximas a los solsticios, desventaja que aprovecharía la excentricidad de la órbita para gobernar las horas de ocaso y orto en esas fechas.

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #8 en: Lunes 22 Marzo 2010 16:15:49 pm »
Esta no uniformidad se debe a que a la trayectoria solar aparente oeste-este sobre la bóveda celeste hay que sumar el hecho de nuestra estrella también se desplaza hacia el norte o hacia el sur respecto del ecuador celeste en función del momento del año. Con lo que al ser esta trayectoria anual aparente curva y no recta (como lo sería si el eje terrestre fuera perpendicular a la eclíptica, y no inclinado), se producen oscilaciones de "velocidad" en el recorrido solar.

No creo que venga a complicar demasiado el panorama: la sinusoide que forma la trayectoria aparente del sol con respecto al ecuador celeste simplemente tiene como consecuencia el enlentecimiento en los cambios de duración del día/noche en fechas próximas a los solsticios, desventaja que aprovecharía la excentricidad de la órbita para gobernar las horas de ocaso y orto en esas fechas.

Sí, creo que viene a ser eso  :)

En el capítulo 3.3 del artículo que he enlazado se explica todo de manera más matemática, con fórmulas y todo.
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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #9 en: Lunes 22 Marzo 2010 16:31:06 pm »
En el capítulo 3.3 del artículo que he enlazado se explica todo de manera más matemática, con fórmulas y todo.

Ni sé inglés ni llegué a selectividad.  ;D

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #10 en: Sábado 27 Marzo 2010 20:19:25 pm »
Este tema no es tan sencillo. A ver si me aclaro. El dia sidereo es 4 minutos más corto que el día solar. Pero el día sidereo es en relación a cuanto tarda una estrella en volver a la misma posición aparente del cielo o en dar una vuelta exacta a la Tierra.

Es decir que la rotación en torno a las estrellas dura 4 minutos menos que la convención de 24 h. Estos 4 minutos de diferencia son los que cada 4 años nos obligan a fabricar un día más, durante los años bisiestos.

Esto nos llevaría a pensar que el Sol debería llevar un adelanto diario de 4 minutos de un orto al otro, pero eso no ocurre así porque inntervienen la latitud, la altura, la excentricidad de la órbita y fundamentalmente el eje de inclinación de la Tierra, entre otros.

Solo hay dos días al año, durante los equinocios, en que en toda la Tierra (excepto en los polos) el día dura lo mismo que la noche.
Por otro lado solo hay un sitio donde el día dura lo mismo que la noche, el ecuador durante todos los días del año.
El círculo polar ártico está por encima de los 67º porque si le sumamos los 23º que le faltan por culpa de los 23º de inclinación del eje de la Tierra, tendremos los 90º N.
Durante el solsticio de invierno y solo durante ese día el Sol no aparecerá durante las 24 horas en el paralelo 67 del círculo polar ártico. Será la noche más larga.

Por ejemplo un punto del ecuador tarda 12 horas en pasar del día a la noche, pero un punto de una latitud muy alta quizá solo ve el Sol unos pocos minutos al día.
Todo esto implica que en el solsticio de verano en el ecuador día y noche coincidan en 12 horas y que el día que amanece más pronto y día que se pone más tarde coincidan. A medida que nos alejamos del ecuador estos dos conceptos se irán alejando del día del soslticio y amanecer  más temprano y atardecer más tardio se vayan separando. Eso no significa que el día más largo no coincida con el solsticio de verano. Solo varía la hora en que se va a poner el sol pero no durante cuanto tiempo va a estar puesto.

Si nos dedicamos a fotografiar al sol a la misma hora desde el mismo sitio durante un año y sobre la misma placa de exposición obtendremos el analema:



La inclinación del analema respecto al horizonte nos da una pista de la latitud donde nos encontramos por ejemplo en Turkia:



El analema en forma de 8 es culpa principalmente del eje de la Tierra, pero tambien de la excentricidad y también de la distancia desde los equinocios al centro de masas del sistema, el perihelio.

El analema tiene forma de 8 en la Tierra exclusivamente. Por ejemplo el de Marte sería este:



El analema desde el hemisferio norte(HN) nos muestra un 8 con cabeza pequeña arriba y cuerpo grande abajo. Al revés en el hemisferio Sur.
Cuanto más alto esté el Sol respecto al horizonte más cercanos estaremos al solsticio de verano y viceversa para invierno. Justo donde se cruza el 8 será el equinocio. Los días en que nos acercamos al solsticio de verano el día se hace largo (ya que lo vemos más alto) y los días en que se aleja de este disminuye.
El analema nos viene a explicar el retraso entre un reloj de sol y uno de cuerda (o a pilas). En función de si estamos en una parte del ocho o en la otra el Sol se retrasará o adelantará con respecto al reloj real.

En conclusión, que el retraso o adelanto de ortos y ocasos es culpa de la oblicuidad, ,la excentricidad de la órbita, la distancia al perihelio y afelio, la latitud, la altura, etc.
En cambio la diferencia entre día más largo y más corto es culpa exclusiva de la traslación. De ahí las diferencias.

Pero todo esto se puede ir al traste si estamos en un valle en el ecuador rodeados de montañas, el día no durará 12 horas y  la noche será más larga... y viceversa si estamos en una montaña. O tambien si al gobierno le da por retrasar o adelantar la hora cuando quiera.
« última modificación: Sábado 27 Marzo 2010 20:23:43 pm por El_Buho »
MODE "GLACIATION IS COMING" ON
Ilerdam videas (192 msnm)
Seguimiento actividad solar.

pannus

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Re: Duda sobre ortos y ocasos
« Respuesta #11 en: Sábado 27 Marzo 2010 21:01:48 pm »
El analema en forma de 8 es culpa principalmente del eje de la Tierra, pero tambien de la excentricidad y también de la distancia desde los equinocios al centro de masas del sistema, el perihelio.

El centro de masas del sistema Tierra-Sol no está en el perihelio: está dentro del Sol, dada su gran masa.